【摘要】 为了将热渗滑移的各种描述放在更广泛的背景下,综合考虑了过量焓密度、溶剂极性、边界层中的液体结构、温度和压力的函数等。
热渗滑移——由沿表面的热梯度引起的流动是一种众所周知的现象,但奇怪的是,缺乏可靠的分子模拟技术来预测其大小。Raman Ganti等人[1]比较了三种不同的分子模拟技术来计算简单固液界面的热渗滑移。预测热渗滑移的“经典”方法基于Onsager互易关系(见参考文献[10])。这些关系先前已用于分子模拟中计算扩散渗透滑移。Derjaguin使用Onsager的线性非平衡热力学(LNET)方法推导了热渗滑移的表达式。他的方法利用了由温度梯度引起的流动与由流体动力学引起的过量热通量之间的关系,得出了以下方程:
为了将热渗滑移的各种描述放在更广泛的背景下,综合考虑了过量焓密度、溶剂极性、边界层中的液体结构、温度和压力的函数等。以及基于局部热平衡(LTE)假设的经典热力学方法得出如下公式:
所有分子动力学模拟均使用LAMMPS软件包进行。该模拟系统由N=2640个流体原子组成,通过截断和移位的Lennard-Jones势与其他流体原子和固体原子相互作用:
研究了两种不同的壁流相互作用:一种吸引力较小的Lennard-Jones势,另一种是纯排斥Weeks Chandler-Andersen(WCA)势。运行时间步长为Δt=0.001τ的NVT动力学以平衡系统。这是使用Nosé-Hooper恒温器进行10000 MD步骤完成的。对于额外的100000步,系统在P≈0.122条件下,通过对顶壁原子施加向下的力。通过对比发现在一系列不同的物理条件下,差异几乎不显著,这表明实际的热渗滑移分子模拟是可行的。
[1] Ganti R , Liu Y , Frenkel D .Molecular Simulation of thermo-osmotic slip[J]. 2017.DOI:10.17863/CAM.10759.
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